기계/재료

화학연구소 저차원 유기재료 광자학 부품 연구성과

발행일 : 2012 / 02 / 24

나노광자학은 주로 마이크로나노수준에서 광자운동을 어떻게 조종, 조절 혹은 제어할 것인가를 연구하는 학과로, 미래 신호전파와 정보처리 분야에서 응용전망이 밝다.

중국과학원 화학연구소 광화학 중점실험실의 연구원은 최근 몇년간 저차원 유기재료 광자학에서 체계적인 연구를 추진하였다. 초기에 1차원 유기 광도파재료에 대한 연구(Adv. Mater., 2008, 20, 1661-1665; Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 7301-7305)가운데 유기재료중의 Frenkel 여기자와 광양자와의 강한 결합작용으로 형성된 Exciton polaritons(EP)의 유기광자학중의 작용메커니즘을 발견하였다. 더 나아가 Triplet sensitizers를 이용해 EP 전파과정의 양방향 에너지 전이작용을 통해 안정된 백색광을 출력하는 광도파부품(Adv. Mater., 2011, 23, 1380-1384)을 제작했다. 또 유기 결정재료중의 EP의 초고 굴절율을 이용해 더블광자 펌핑 유기 나노레이저(J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 7276-7279)를 만들었다. 관련 연구성과는 유기 저차원재료의 나노광자학중의 거대한 잠재력을 입증하였고 저차원 유기재료에 기반한 광양자 기능부품 제작을 위한 기반을 다졌다.

최근 국가자연과학기금위, 과기부와 중국과학원의 지원을 받아 연구팀은 미국노스웨스턴대학의 Huang Jiaxing교수와 협력하여 초기의 연구성과를 토대로 유기 나노선 이질구조 제어로부터 착수하여 유기소분자의 특정 조립과 생장특성을 이용해 액상과 기상 2단계법을 통해 객체분자(Guest molecules) DAAQ의 주체분자 Alq3의 1차원 주요 구조에서의 제어 가능한 에피택셜 생장을 실현하였고 1차원 유기 분지형 이질구조를 얻었다. 유기 이질구조의 형광공진에너지이동(FRET)과 광도파 특성을 결합시켜 신호를 조절 가능한 나노 광자 라우터를 제작했다.

이 연구결과는 유기기능성분자시스템의 조립행위를 심층적으로 연구하고 기능성 유기물의 복잡한 미세구조를 합성제어하며 복잡한 구조중 광자학의 내재된 메커니즘을 연구하고 광자통신과 연산에 필요한 각종 필요한 부품을 모색하는데 중요한 참조 가치를 제공하였다.

관련 연구결과는 최신호「미국화학학회지」(J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 2880-2883)에 실렸다. 영국왕립화학회가 발간하는 Chemistry World에 ‘Branched organic nanowire heterojunctions’라는 제목으로 뉴스보도를 하였다.

정보출처 : 중국과학원 화학연구소